2024年氢能行业的功能安全工业信息安全和防爆保护白皮书

氢能行业安全白皮书总结

概览

全球努力通过能源供应脱碳以实现2050年净零二氧化碳排放，其中氢能扮演关键角色。氢能价值链各方可通过确保事故风险低于社会可接受的残余风险来提高社会接受度。Pilz凭借其在自动化行业的经验，支持各方应对挑战。白皮书关注氢能链不同元素的关键安全要求，强调采用经过验证的解决方案和结构化方法的重要性。

引言

氢能应用面临与过程工业和机械设备安全相似的挑战，但也存在差异，特别是对未经培训人员的保护。使用氢气存在爆炸、火灾、窒息和接触性损伤等风险。氢气泄漏难以检测，且极易点燃。功能安全是指在安全依赖于控制系统正确功能时使用的术语，涉及风险评估、需求规范、验证、定期功能测试和调试。爆炸防护是氢处理中的第三道安全防线，涉及爆炸性混合物的危害评估和组件的防爆资格。

法律框架

欧盟没有专门针对氢能技术的法律，但氢能技术必须遵守各种指令和法规，包括爆炸性环境和压力设备相关法规。欧洲氢技术监管框架通过HyLAW项目进行审查，旨在解决法律障碍和挑战。美国氢能监管格局由国际规范委员会（ICC）和国家消防保护局（NFPA）等组织制定消防和建筑规范。

氢能源产业的工业安全

工业安全描述生产和工业设施免受故意或非故意操纵的保护。IT安全在工业安全中扮演重要角色，IEC 62443标准为工厂操作人员和设备制造商提供了有效实施IT/OT安全措施的指南。工业安全的目标是保证工厂和机械的可用性，以及机器数据和流程的完整性和保密性。

一般安全方面

ISO/TR 15916提供了氢系统安全的基本考虑指南。氢气传感器是氢系统安全设计的有机组成部分。安全监控功能层次结构包括泄漏检测、气体浓度检测和火焰检测。过程值监测，特别是安全压力和温度监测，对于氢能应用至关重要。

应用实例

氢气生产主要涉及电解槽和蒸汽重整器。电解槽安全监控基于测量单电池电压，而蒸汽重整需要监测温度和高压。氢气加注站（HRS）需要监测氢气、火焰和烟雾，以及温度和压力。氢气消费者包括燃料电池、燃烧器和气体发动机，各自有适用的标准和安全要求。

结论

氢能应用领域仍处于起步阶段，快速市场扩张依赖于现有技术知识的广泛应用和已证实解决方案的评估。标准化和合作对于实现广泛接受至关重要。功能安全通过其结构化方法要求首先建立功能关系，并实施其所有要素，然后评估其（与安全相关的）效果在工厂或机器的不同生命周期中。